國際能源署日前發(fā)布的《2020年世界能源展望》預(yù)計(jì),未來10年全球電力需求增量的八成將依靠可再生能源來滿足;“二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值,努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”目標(biāo)的提出,也決定了我國未來將進(jìn)一步大幅提高風(fēng)電、光伏發(fā)電等可再生能源電力占比,推動(dòng)電力系統(tǒng)向清潔低碳轉(zhuǎn)型。但風(fēng)電、光伏發(fā)電等清潔電源波動(dòng)性特征明顯,電力輸出極不穩(wěn)定,需要電力系統(tǒng)的靈活調(diào)節(jié)。而橫向?qū)Ρ绕渌履茉凑急容^高國家的電力系統(tǒng),靈活性不足恰是我國電力系統(tǒng)的關(guān)鍵短板。
中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)稍早前發(fā)布的《煤電機(jī)組靈活性運(yùn)行政策研究》顯示,目前國際上新能源發(fā)展較好的國家,靈活電源比重普遍較高,其中,西班牙、德國、美國占比分別為34%、18%、49%。反觀以煤電為主力電源的我國,抽水蓄能、燃?xì)獍l(fā)電等靈活調(diào)節(jié)電源裝機(jī)占比還不到6%。其中,“三北”地區(qū)新能源富集,風(fēng)電、太陽能發(fā)電裝機(jī)分別占全國的72%、61%,但靈活調(diào)節(jié)電源卻不足3%,調(diào)節(jié)能力先天不足。
為增加靈活性電源占比、提升電力系統(tǒng)靈活性,《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》明確提出,“十三五”期間,將在“三北”地區(qū)推行熱電機(jī)組靈活性改造約1.33億千瓦、純凝機(jī)組改造約8200萬千瓦;抽水蓄能電站裝機(jī)達(dá)到4000萬千瓦左右;全國氣電裝機(jī)2020年達(dá)到1.1億千瓦以上。
然而,“十三五”收官在即,電力系統(tǒng)靈活性提升目標(biāo)卻遠(yuǎn)未完成:截至2020年9月底,我國氣電裝機(jī)容量9637萬千瓦、抽水蓄能裝機(jī)容量3089萬千瓦,均大幅低于規(guī)劃目標(biāo);煤電靈活性改造進(jìn)度更為緩慢,截至2019年底,只改造完成5775萬千瓦,僅為目標(biāo)改造容量的1/4,且截至目前情況并無明顯改觀。
激勵(lì)機(jī)制不暢
改造動(dòng)力嚴(yán)重不足
記者在采訪中發(fā)現(xiàn),無論是抽蓄、氣電建設(shè),還是煤電靈活性改造,都卡在了“不賺錢”上。
廈門大學(xué)中國能源政策研究院院長林伯強(qiáng)指出,抽水蓄能電站前期投資大、建設(shè)周期長,非常依賴足夠高的電價(jià)來收回成本。“抽蓄電站在用電低谷時(shí)從電網(wǎng)購電,在用電高峰時(shí)向電網(wǎng)售電,靠低買高賣‘吃差價(jià)’收回投資。但當(dāng)前我國電價(jià)機(jī)制不到位,大部分電網(wǎng)的峰谷電價(jià)差都不夠大,電站不賺錢,央企都很難激勵(lì),更不用說民間資本了。這是制約抽蓄發(fā)展的關(guān)鍵問題。”
近年來經(jīng)營壓力巨大的煤電企業(yè),對(duì)改造成本與調(diào)峰價(jià)格的不匹配也十分敏感。甘肅某煤電企業(yè)負(fù)責(zé)人直言,一些60萬千瓦甚至100萬千瓦級(jí)的機(jī)組都在參與調(diào)峰,出力不高的情況下,大型機(jī)組低煤耗、低排放、高效率的優(yōu)勢無從體現(xiàn),運(yùn)行成本極高;煤電靈活性改造單位千瓦調(diào)峰容量成本約在500—1500元;加上后期運(yùn)維等成本,若沒有合理經(jīng)濟(jì)回報(bào),電廠難以承擔(dān)調(diào)峰損失。“雖然煤電靈活性改造相比新建抽蓄、燃?xì)怆娬境杀靖?,但微薄的調(diào)峰補(bǔ)貼也難以激發(fā)煤電企業(yè)改造意愿。”
同樣的問題也出現(xiàn)在氣電身上。國務(wù)院發(fā)展研究中心資源與環(huán)境政策研究所研究員郭焦鋒說:“事實(shí)上,氣電調(diào)峰是雙向的。一方面,作為電力生產(chǎn)方,氣電可以參與電力系統(tǒng)的調(diào)峰;另一方面,作為天然氣使用方,氣電也可以參與天然氣系統(tǒng)的調(diào)峰。但目前我國缺少電力調(diào)峰和天然氣調(diào)峰的補(bǔ)償政策,氣電的雙向調(diào)峰均難以得到合理回報(bào)。”
“三種靈活性電源——抽蓄、氣電、靈活性煤電目前面臨的共性問題,還是沒有長期可預(yù)見的盈利模式。”華北電力大學(xué)教授袁家海說,目前大部分地區(qū)對(duì)于靈活性電源提供的調(diào)節(jié)服務(wù)是通過政府補(bǔ)貼、補(bǔ)償?shù)姆绞竭M(jìn)行。“氣電方面,現(xiàn)在只有個(gè)別發(fā)達(dá)地區(qū)可以補(bǔ)貼得起,并且廣東、浙江等地也在逐漸改革補(bǔ)貼政策。而煤電靈活性改造方面,比較典型的東北地區(qū)出臺(tái)了深度調(diào)峰機(jī)制,取得了一定成效,但本質(zhì)上這種補(bǔ)償機(jī)制并不能長期、更大規(guī)模地延續(xù)。”
煤電過剩
靈活性改造陷入路徑依賴
然而,有觀點(diǎn)認(rèn)為,相比價(jià)格機(jī)制的不到位,抽蓄、氣電規(guī)模難以達(dá)標(biāo)的更深層次阻力,來源于“十三五”初期新建煤電機(jī)組的過剩問題。
“抽蓄、氣電的出力調(diào)節(jié)范圍都可以達(dá)到0-100%,而煤電目前壓負(fù)荷最低也就能達(dá)到20%左右的水平,調(diào)節(jié)性能明顯不如抽蓄、氣電,還會(huì)影響效率、污染物控制等。抽蓄還可以將風(fēng)、光富余電力儲(chǔ)存起來,但煤電不行。抽水蓄能規(guī)劃最初希望到2020年底達(dá)到1億千瓦,‘十二五’降到了6000萬千瓦,‘十三五’又降到4000萬千瓦。抽蓄規(guī)劃目標(biāo)一降再降,但仍然沒有完成,很大程度上是受了煤電過剩的影響。”中國水力發(fā)電工程學(xué)會(huì)副秘書長張博庭認(rèn)為,“現(xiàn)在的情況是,一邊是電網(wǎng)需要靈活性電源,一邊是大量現(xiàn)成的、閑置的煤電機(jī)組可以接受靈活性調(diào)度。這就放大了抽蓄和氣電在資源約束、投資、價(jià)格等方面的劣勢。電力系統(tǒng)也形成了對(duì)煤電的‘路徑依賴’。抽蓄、氣電沒有了市場空間,自然也就失去了競爭力。”
但一位不愿具名的電網(wǎng)公司研究人員直言,各省電網(wǎng)差異較大,電力系統(tǒng)究竟需要何種規(guī)模、何種路線的靈活性資源并不能一概而論。“例如,寧夏當(dāng)?shù)氐拿弘娬{(diào)節(jié)能力當(dāng)前已經(jīng)發(fā)揮得很充分,且西北地區(qū)整體水電調(diào)節(jié)能力已經(jīng)使用殆盡。西北地區(qū)蒸發(fā)量大,抽蓄效率不高,寧夏地區(qū)的煤電未來還要考慮為整個(gè)西北電網(wǎng)服務(wù)。因此,到底建什么、建多少,每個(gè)地方需要具體分析。”
上述研究人員進(jìn)一步指出,從現(xiàn)狀來看,存量煤電的靈活性改造是提升系統(tǒng)靈活性最現(xiàn)實(shí)、經(jīng)濟(jì)的方式,存量改造應(yīng)優(yōu)先于新建增量。“大建快上的時(shí)代過去了,應(yīng)該走精益化發(fā)展的道路。但一方面,地方仍然有通過新建煤電、抽蓄來拉動(dòng)投資的需求,另一方面,從調(diào)度的角度講,你是愿意系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力寬裕一些,還是卡著極限天天操心呢?”
“減碳”當(dāng)頭
政策、市場需雙管齊下
盡管三個(gè)主流靈活性電源的建設(shè)、改造均未達(dá)到預(yù)期目標(biāo),但根據(jù)國網(wǎng)公司統(tǒng)計(jì),2019年,該公司經(jīng)營區(qū)新能源利用率高達(dá)96.7%,完成了2019年初制定的“新能源利用率達(dá)95%以上”的目標(biāo)。在靈活性資源支撐力度未達(dá)預(yù)期的同時(shí),全國平均棄風(fēng)、棄光率已分別降至4%和2%。
“其中一大因素是來源于用電需求超預(yù)期的增長,當(dāng)然電網(wǎng)公司在其中也做了大量工作,包括推進(jìn)跨區(qū)域省間富余可再生能源電力的日前現(xiàn)貨交易等。國網(wǎng)公司印發(fā)的《促進(jìn)新能源發(fā)展白皮書2018》中提出的20項(xiàng)具體措施,都在同步推進(jìn)。”前述電網(wǎng)公司人員說。
袁家海說:“由此可以看出,靈活性資源的不足,客觀上也倒逼電網(wǎng)作出了調(diào)整,包括調(diào)動(dòng)各個(gè)通道的富余能力促進(jìn)電網(wǎng)之間更好地互濟(jì)等。但也應(yīng)看到,電網(wǎng)自身機(jī)制的優(yōu)化也是有限度的?,F(xiàn)在很多地區(qū)要求新建可再生能源項(xiàng)目配置儲(chǔ)能,或要求新能源場站具備一次調(diào)頻能力。正是靈活性資源缺乏,提高了可再生能源發(fā)展的門檻。”
多位受訪專家認(rèn)為,未來要實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo),必然會(huì)大幅提高可再生能源接入系統(tǒng)的比例,現(xiàn)有的靈活性資源建設(shè)模式和步伐將無法滿足未來需求。
“提高系統(tǒng)靈活性、促進(jìn)可再生能源消納,就是要推進(jìn)能源革命。如果系統(tǒng)運(yùn)行反過來越來越依賴煤電,能源革命就還是沒有邁開步伐。”張博庭直言,假設(shè)現(xiàn)在電力系統(tǒng)減少2-3億千瓦煤電,增加5000萬千瓦抽蓄,讓煤電都以5000或6000的利用小時(shí)數(shù)基荷運(yùn)行,整個(gè)發(fā)電、電力行業(yè)的成本都將大幅下降。“現(xiàn)階段應(yīng)盡可能減少煤電新建項(xiàng)目,讓存量煤電按照容量等級(jí)各自發(fā)揮應(yīng)有的作用,避免更大規(guī)模的投資浪費(fèi),并盡快明確煤電退出的時(shí)間表。”
“近中期來看,引導(dǎo)煤電靈活性改造還是要建立起市場化機(jī)制,用現(xiàn)貨市場上的價(jià)格信號(hào),引導(dǎo)企業(yè)自行找到利潤最大化的運(yùn)行、調(diào)節(jié)模式。”袁家海說。
林伯強(qiáng)說:“煤電承擔(dān)更多靈活性調(diào)節(jié)任務(wù)的現(xiàn)狀,從側(cè)面說明了我們對(duì)系統(tǒng)效率的關(guān)注不夠。這種缺乏效率的手段可以用一時(shí),但不應(yīng)該作為中長期的策略去布局。今后還是應(yīng)該建立健全電價(jià)機(jī)制,以便大幅提高抽蓄、氣電在電力系統(tǒng)中的占比。”
評(píng)論:靈活性電源不是免費(fèi)的“綠葉”
煤電企業(yè)不愿改、抽水蓄能不愿建、氣電補(bǔ)貼壓力大……業(yè)界公認(rèn)的電力系統(tǒng)三大靈活性電源正在遭遇種種發(fā)展怪象。問題的根源都與技術(shù)無關(guān),真正的“堵點(diǎn)”明確而唯一,那就是電力市場仍缺乏合理的價(jià)格傳導(dǎo)機(jī)制,使得為電力系統(tǒng)提供靈活性的企業(yè),難以獲得與建設(shè)、運(yùn)行成本相匹配的回報(bào),虧本買賣自然少人問津。
靈活性電源在電力系統(tǒng)中的重要性,與可再生能源電源在電力系統(tǒng)中的占比正相關(guān)。可再生能源發(fā)電出力不穩(wěn)定、波動(dòng)大、難預(yù)測的特性,天然地增加了電力系統(tǒng)維持安全穩(wěn)定運(yùn)行的工作量和難度;而靈活性電源則可以根據(jù)可再生能源發(fā)電和用戶側(cè)的波動(dòng),快速調(diào)節(jié)出力,保障電網(wǎng)安全。換言之,“任性”的可再生能源接入電網(wǎng)的發(fā)電量越多,電網(wǎng)對(duì)于靈活性電源的需求就越強(qiáng)烈。
對(duì)于我國目前的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)而言,電力系統(tǒng)靈活性的強(qiáng)弱,從某種意義上直接決定了可再生能源發(fā)展空間的大小,關(guān)乎我國電力行業(yè)清潔轉(zhuǎn)型的成敗。然而,當(dāng)可再生能源行業(yè)高速發(fā)展、清潔電力占比越來越高,本應(yīng)同步上馬的靈活性電源卻因?yàn)榭床坏接熬岸y以作出投資決策,導(dǎo)致實(shí)際建設(shè)進(jìn)度與需求嚴(yán)重脫節(jié)。
可再生能源的邊際發(fā)電成本極低,但靈活性電源為了平抑可再生能源的波動(dòng),不僅需要額外的建設(shè)投資,還要付出額外的運(yùn)行成本:靈活性煤電需要犧牲機(jī)組運(yùn)行效率、提高煤耗來壓低負(fù)荷;抽水蓄能要在抽水、發(fā)電的過程中承擔(dān)能量轉(zhuǎn)換帶來的效率損失;燃?xì)庹{(diào)峰電站需要負(fù)擔(dān)高昂的燃料成本??梢哉f,為了襯托起可再生能源這朵“大紅花”,扮演著“綠葉”角色的靈活性電源為可再生能源的“任性”買了單,但誰來為造價(jià)不菲的“綠葉”買單呢?業(yè)界的共識(shí)是,建立合理的價(jià)格機(jī)制,讓靈活性電源擁有合理的收入。這也是電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)清潔低碳、安全高效的必要條件。
那么究竟怎樣的電價(jià)才算合理?探索已有之。以煤電靈活性改造為例,一些省份出臺(tái)了針對(duì)煤電機(jī)組調(diào)峰的補(bǔ)貼政策,當(dāng)機(jī)組按照調(diào)度要求降負(fù)荷運(yùn)行時(shí),可以根據(jù)規(guī)則享受一定的電價(jià)補(bǔ)貼,以此激勵(lì)地方煤電企業(yè)進(jìn)行靈活性改造。但依賴政府補(bǔ)貼的局限性也十分明顯:受地方財(cái)政的制約,補(bǔ)貼總量有限,且隨著總量增加,補(bǔ)貼水平難以長期保持,可再生能源補(bǔ)貼的退坡就是前車之鑒。一旦補(bǔ)貼力度減弱,改造成本的回收失去保障,煤電靈活性改造勢必再度陷入困境當(dāng)中。
提高靈活性電源建設(shè)的積極性,必須讓靈活性電源在平抑波動(dòng)、快速調(diào)節(jié)方面的價(jià)值得到充分體現(xiàn)。為實(shí)現(xiàn)這一目的,電改的步子必須邁得更大一點(diǎn)、更快一點(diǎn)。無論是推動(dòng)電力中長期市場帶負(fù)荷曲線交易,還是將調(diào)峰市場融入現(xiàn)貨市場當(dāng)中,其目的都在于讓市場供需雙方了解并接受電力商品的真實(shí)成本和價(jià)格,讓電力價(jià)格信號(hào)貫穿整個(gè)電力系統(tǒng),進(jìn)而提升電力系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率。
有了價(jià)格信號(hào)的引導(dǎo),發(fā)電企業(yè)才能告別“等、靠、要”,把靈活性調(diào)節(jié)納入自身經(jīng)營工作的一環(huán),根據(jù)峰、谷期的市場供需情況自行決定機(jī)組出力和報(bào)價(jià);不同時(shí)段用電價(jià)格的差異,也將引導(dǎo)電力用戶根據(jù)自身生產(chǎn)情況調(diào)節(jié)負(fù)荷,自行“削峰填谷”。放眼未來,隨著電池技術(shù)的進(jìn)步與普及,電動(dòng)汽車“倒送電”、用戶側(cè)儲(chǔ)能等都可能成為新興的靈活性資源,共同為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行作出貢獻(xiàn)。而這一切的前提,就是建立一個(gè)能夠形成有效價(jià)格信號(hào)的市場,讓市場主體在價(jià)格信號(hào)引導(dǎo)下主動(dòng)參與調(diào)節(jié),而非被動(dòng)等待調(diào)度指令。
“補(bǔ)貼”能做到的只是對(duì)弱勢方的暫時(shí)扶持,“價(jià)格”才是成熟市場的通貨。當(dāng)高價(jià)值的靈活性調(diào)節(jié)服務(wù)被市場競相購買,發(fā)電企業(yè)自然愿做這份生意。面對(duì)未來持續(xù)攀升的靈活性電源需求,一個(gè)定價(jià)合理的市場必不可少。
原標(biāo)題:十三五”收官在即,電力系統(tǒng)靈活性目標(biāo)遠(yuǎn)未完成